В цветных телевизорах качество цветного изображения во многом зависит от параметров ультразвуковой линии задержки (УЛЗ), которая используется в блоке цветности как элемент памяти сигнала на время одной строки, равное 64 мкс. Применение таких линий задержки в цветных телевизорах вызвано тем, что в используемой системе цветного телевидения происходит последовательная во времени передача сигналов цветности от строки к строке, а на модуляторах кинескопа необходимо иметь информацию о каждом цвете одновременно.
УЛЗ состоят из входного и выходного преобразователей, переходных слоев и звукопровода (акустического волновода).
На вход линии задержки поступает электрический сигнал. В результате пьезоэлектрического эффекта электрические колебания возбуждают во входном преобразователе механические (ультразвуковые) колебания. Эти колебания через переходной слой, обеспечивающий акустический контакт между преобразователем и звукопроводом, распространяются вдоль звукопровода. Скорость распространения этих колебаний определяется плотностью и упругими свойствами материала звукопровода и приблизительно в 105 раз меньше скорости распространения электрических колебаний в проводниках. Пройдя второй переходной слой и достигнув выходного преобразователя, ультразвуковые колебания вновь преобразуются в электрические.
Линии задержки, в чем отличие ЛЗТ от 1ЛЗ и ЛЗ от ЛЗС
Основными параметрами УЛЗ являются: время задержки т, средняя рабочая частота f0, ширина полосы частот пропускания 2Δf общее затухание сигнала б, относительный уровень ложных сигналов о (приходящих позднее или ранее основного задержанного сигнала), температурный коэффициент задержки (ТКЗ) в, входное и выходное электрические сопротивления Z вх и Z вых Общее затухание УЛЗ на средней частоте 4,3 МГц составляет 10—20 дБ. Время задержки сигнала практически определяется скоростью распространения ультразвуковых колебаний в материале звукопровода и длиной пути пробега.
При изготовлении УЛЗ выбирают материал звукопровода, обладающий хорошей термостабильностью и имеющий достаточно малую скорость распространения ультразвука для обеспечения необходимого времени задержки при возможно меньших габаритах линии. Переходные слои должны обеспечивать хороший акустический контакт и прочное механическое соединение преобразователей со звукопроводом. Пьезоэлектрики, из которых изготавливают преобразователи, должны иметь необходимую рабочую частоту и достаточно высокий коэффициент электромеханической связи, характеризующий потери при преобразовании электрической энергии в механическую и наоборот. Следует иметь в виду, что на ширину полосы частот пропускания УЛЗ существенно влияет соотношение между акустическими сопротивлениями преобразователя, звукопровода и переходных слоев, а также толщина этих слоев.
Материалами звукопроводов УЛЗ для цветных телевизоров служат, обычно, термостабильное стекло С62-1 и металлический сплав ЭП-218. Наибольшее распространение получили стеклянные УЛЗ, что обусловлено рядом преимуществ их по отношению к металлическим: меньшие ТКЗ, разброс времени задержки и общее затухание сигнала.
Ультразвуковая линия задержки из телевизора.Как это работает
Пьезопреобразователи изготавливают из пьезокерамики (цирконата — титаната свинца ЦТС-23 или ЦТС-24) в виде прямоугольных пластин, на две поверхности которых химическим способом наносят никелевые (серебряные) покрытия. Коэффициент электромеханической связи преобразователей составляет около 0,6.
Переходным слоем может быть индиевый припой, причем перед пайкой пьезоэлементов к стеклянному звуко-поводу на последний наносят способом вакуумного напыления металлическую подложку толщиной около 1 мкм, состоящую из слоя хрома и слоя меди. Для получения необходимых характеристик линий толщину слоя припоя делают не более 10 мкм.
Для упрощения технологии изготовления (исключения подложки) переходным слоем может служить клей на основе эпоксидных смол, например, ОК-72Ф. В этом случае преобразователь изготавливают по чертежам рис. 1 (штриховкой и утолщенной линией показаны металлизированные участки). Толщину клеевого слоя делают не более 3 мкм.
Для звукопроводов из стекла С62-1, в котором скорость ультразвука равна 2547 м/с, длина акустического пути составляет 162,8 мм, при которой время задержки сигнала равно 64 мкс. Поэтому при изготовлении малогабаритных УЛЗ применяют звукопроводы, выполненные в виде многогранников, в которых происходит многократное отражение распространяющихся акустических волн.
Естественно, что чем больше число рабочих граней у звукопровода, тем меньше его габариты. Но при этом усложняется технология изготовления. Это связано с дополнительной механической обработкой граней (с целью получения заданного класса чистоты поверхности для того, чтобы не увеличивалось затухание основного сигнала), с осуществлением специальных пропилов на гранях или нанесением поглощающего покрытия на ребра и места на рабочих гранях, на которые не попадает ультразвуковая волна (с целью устранения дополнительных ложных сигналов за счет многократных отражений), с требованием большой точности к угловым и линейным размерам. Различные геометрические формы стеклянных звукопроводов для УЛЗ на 64 мкс и их размеры приведены на рис. 2.
Основные параметры линий задержки из стекла приведены в таблице. Для сравнения там же указаны параметры металлических УЛЗ. Внешний вид стеклянной УЛЗ и ее габариты показаны на рис. 3.
Большое влияние на электрические параметры УЛЗ оказывают согласующие элементы, расположенные на входе и выходе линии задержки. Простейшим и достаточно эффективным является включение катушек и резисторов на входе и выходе УЛЗ, как показано на рис, 4.
Элементы согласования выбирают по известным входным и выходным параметрам линии (сопротивление и емкость), учитывая соотношения:
где Свх и Свых — входная и выходная емкости преобразователей УЛЗ (Свх=Свых= 1000 — 1500 пФ),
Rг— внутреннее сопротивление источника сигналов.
Амплитудно-частотные характеристики серийно выпускаемых линий задержки УЛЗ 64-2 приведены на рис. 4 (сплошной линией показана характеристика линии без согласующих элементов, а штриховой — с применением согласующих элементов). Кроме того, согласование УЛЗ позволяет уменьшить уровень ложных сигналов 3т в среднем на 5—10 дБ.
В любой УЛЗ при подаче на ее вход электрических сигналов на входе и выходе линии появляются ложные (паразитные) сигналы. Ложные (эхо) сигналы подразделяют на кратные и некратные времени задержки т и на сигналы прямого прохождения.
Рис. 1. Конструкция пьезо преобразователя.
Рис. 2. Конструкция звукопроводов.
Рис. 3. Ультразвуковая линия задержки из стекла (1 — крышка; 2 — пьезо преобразователь; 3 — звукопровод (стекло); 4 — корпус; 5 — резиновая прокладка; б — заливка ЭЗК-6).
Рис. 4. Схема согласования УЛЗ и амплитудно-частотные характеристики до и после согласования.
Рис. 5. а) Пути распространения ложных сигналов в звукопроводе; б) Звукопровод с пропилами для уменьшения ложных сигналов.
Кратные т ложные сигналы имеют время задержки 2т, 3т, 4т и т. д. относительно входного сигнала. Ложные сигналы 4т, 5т и т. д. не оказывают заметного влияния на качество цветного изображения и поэтому в дальнейшем рассматриваться не будут.
Линии задержки со стержневым звукопроводом, которые применяли вначале разработок цветных телевизоров, имели в основном только кратные ложные сигналы. В современных малогабаритных УЛЗ, в которых используется многократное отражение основного сигнала, появляются дополнительно и ложные сигналы, некратные времени задержки. Причем количество и временной сдвиг их зависят от формы звукопровода и пути распространения ультразвуковых колебаний (см. рис,5,а).
Источник: radteh.ru
Тема №1. 3 линия задержки. Классификация. Маркировка
Линии задержки, применяемые в телевизорах цветного изображения, подразделяются на линии задержки сигнала канала яркости и сигналов канала цветности.
Линия задержки сигнала канала яркости предназначена для компенсации запаздывания цветоразностных сигналов в декодирующем устройстве относительно яркостного сигнала, обусловленного разницей полосы пропускания каналов яркости и цветности. Для телевизоров УЛПЦТ, УЛПЦТИ время задержки сигнала яркости составляет 0,7 мкс, а для телевизоров УПИМЦТ, УСЦТ — 0,33 мкс.
Линия задержки сигнала яркости эквивалентна фильтру нижних частот и выполнена в виде системы с распределенными параметрами (индуктивности и емкости). Она представляет собой стержень из изоляционного материала, на поверхность которого наклеена медная фольга или напылен металлический слой, а затем намотана однослойная обмотка из изолированного провода. Снаружи линия покрыта защитной оболочкой или заключена в герметизированный корпус. Задержка прохождения сигнала через линию обусловлена переходными процессами в индуктивно-емкостных ячейках, образованных распределенными индуктивностью обмотки и емкостью между ее витками и металлическим слоем.
Введение линии задержки приводит к усложнению схемы яркостного канала, так как для исключения искажений сигнала линия задержки должна быть тщательно согласована с цепями усилительных каскадов, т. е. со стороны входа — с выходным сопротивлением нагружаемого ею каскада, а со стороны выхода — с входным сопротивлением последующего каскада. Невыполнение этого условия приводит к появлению многоконтурности изображения на экране телевизора.
Условное обозначение линии задержки сигнала яркости состоит из трех элементов: первый элемент — три или четыре буквы: ЛЗЯ или ЛЗЯС, которые обозначают как «линия задержки яркостная» или «линия задержки яркостного сигнала»; второй элемент — число — время задержки в мкс; третий элемент — число — волновое сопротивление, Ом. Например, ЛЗЯ-0,33/1000.
 |
Рис. Ультразвуковая линия задержки:
1 -отверстие для подавления ложных сигналов;
2 — звукопровод;
3 — пь езопреобразователи
Ранее выпускались линии задержки сигналов канала яркости, которые имели другие буквенные обозначения: ЛЗЦТ — линия задержки цветного телевизора.
В канале цветности, применяется ультразвуковая линия задержки, — (УЛЗ), которая предназначена для задержки сигналов цветности на период строчной развертки (64 мкс).
УЛЗ представляет собой звукопровод, на обоих концах которого укреплены пьезоэлектрические преобразователи. Принцип работы такой линии основан на преобразовании электрических сигналов в ультразвуковые на входном конце устройства и обратном их преобразовании на выходном конце, после того как ультразвуковые колебания затратили определенное время для прохождения звукопровода.
Так как скорость распространения ультразвуковых колебаний в упругой среде в сотни тысяч раз меньше скорости распространения электромагнитных колебаний, удается получить необходимую задержку сигнала при сравнительно небольших размерах звукопровода. В качестве звукопровода в УЛЗ используется термостабильное стекло (ранее применялись сталь, расплавленный кварц и др.). Пьезопреобразователи выполняются из специальной керамики с добавкой титаната свинца. Расположением пьезоэлектрических преобразователей определяется конструкция звукопровода.
В современных телевизорах УЛЗ состоит из пятигранной стеклянной пластинки (см. рисунок) толщиной 4 мм. Входной и выходной преобразователи расположены на одной грани. При данной конструкции линии ультразвуковая волна на пути от входного до выходного преобразователя претерпевает три отражения. Это позволяет уменьшить габариты звукопровода. Однако такая конструкция имеет существенный недостаток.
Некоторая часть энергии от каждой отражающей грани попадает на выходной преобразователь, что вызывает появление ложных сигналов. Для подавления ложных сигналов на пути их распространения в звукопроводе имеется отверстие, значительно рассеивающее энергию ультразвуковой волны. Кроме того, поверхность звукопровода (кроме участков, на которые должна попадать ультразвуковая волна) покрывается специальным демпфирующим составом, снижающим уровень ложных сигналов.
Со стороны входа и выхода УЛЗ должна быть согласована с внешними цепями. Это согласование необходимо для уменьшения потерь энергии сигнала, уменьшения отраженных ультразвуковых сигналов, создания более равномерной частотной характеристики в рабочей полосе частот. Недостаточное согласование с внешними цепями приводит к ухудшению качества цветного изображения.
Бродский М.А. Бытовая РЭА. Минск: Полымя, 1994
| | | следующая ==> | |
| Благодарности. Я хочу поблагодарить Алана Хилла, Лэрри Хилла и Стива Джобса, которые проверили расчёты в этой статье и внесли в них свой вклад | | | марта 2015 года г. Кемерово |
Источник: mydocx.ru
Линии задержки УЛЗ64-1, УЛЗ64-2, УЛЗ64-4, УЛЗ64-5, УЛЗ64-6, УЛЗ64-8А
Ну, коли я уж взялся за телевизионные линии задержки, грех не показать подборку самых массовых из них. Итак, (У)льтразвуковые (Л)инии (З)адержки на 64 мкс различных вариантов. Они применялись для задержки сигнала цветности в телевизионных приемниках системы SECAM — то есть во ВСЕХ советских цветных телевизорах от 60 годов и далее.
Отличались друг от друга они по входным/выходным параметрам (так, у УЛЗ64-4 Rвх/вых 43/240 Ом, Lвх/вых 2,0/1,8 мкГн, у УЛЗ64-5 390/390 Ом, 4,3/8,3 мкГн, а у УЛЗ64-8А 390/390 Ом и 8,2/8,2 мкГн), а также, возможно, и по иным характеристикам.
Любопытно, что из семи видов этих линий — если судить по нумерации — два, УЛЗ64-3 и УЛЗ64-7, как будто и не существовали.
Общее описание
Обычно ультразвуковые линии задержки состоят из входного и выходного преобразователей, переходных слоев и звукопровода (акустического волновода).
Телевизионные УЛЗ64 имели стеклянный звукопровод, выполненный из термостабильного стекла С62-1 или специального сплава ЭП-218.
Пьезопреобразователи изготовлены из пьезокерамики (цирконата-титаната свинца ЦТС-23 или ЦТС-24) в виде прямоугольных пластин, на две поверхности которых химическим способом наносят никелевые (серебряные) покрытия. Коэффициент электромеханической связи преобразователей составляет около 0,6.
Переходным слоем может быть индиевый припой, причем перед пайкой пьезоэлементов к стеклянному звукопроводу на последний наносят способом вакуумного напыления металлическую подложку толщиной около 1 мкм, состоящую из слоя хрома и слоя меди. Для получения необходимых характеристик линий толщину слоя припоя делают не более 10 мкм. Для упрощения технологии изготовления (исключения подложки) переходным слоем может служить клей на основе эпоксидных смол, например, ОК-72Ф. Толщину клеевого слоя делают не более 3 мкм.
Для звукопроводов из стекла С62-1, в котором скорость ультразвука равна 2547 м/с, длина акустического пути, при которой время задержки сигнала равно 64 мкс, составляет 162,8 мм. Поэтому при изготовлении малогабаритных УЛЗ применяют звукопроводы, выполненные в виде многогранников, в которых происходит многократное отражение распространяющихся акустических волн. Естественно, что чем больше число рабочих граней у звукопровода, тем меньше его габариты. Но при этом усложняется технология изготовления. Это связано с дополнительной механической обработкой граней (с целью получения заданного класса чистоты поверхности для того, чтобы не увеличивалось затухание основного сигнала), с требованием большой точности к угловым и линейным размерам.
В любой УЛЗ при подаче на ее вход электрических сигналов на входе и выходе линии появляются ложные (паразитные) сигналы за счет многократных отражений. Количество и временной сдвиг их зависят от формы звукопровода и пути распространения ультразвуковых колебаний. В связи с тем, что требования, предъявляемые к уровню ложных сигналов в телевизионных УЛЗ, достаточно высоки, применяют меры по уменьшению их амплитуды.
Подключение согласующих элементов на входе и выходе УЛЗ, приводит к уменьшению уровня ложных кратных сигналов на 5-10 дБ. Для уменьшения некратных ложных сигналов на 30—35 дБ осуществляется фрезеровка в звукопроводе пропилов и цилиндрических выемок. Возникающие за счет отражения и рассеяния волн другие некратные ложные сигналы устраняют нанесением демпфирующей маски (например, резино-силиконового клея) на ребра и места на рабочих гранях, на которые не попадает ультразвуковая волна.
УЛЗ64-1
(фото Вадима Неважно)
Первая линия этого семейства. Что можно о ней сказать? Судя по тому, что она известна пока в единственном опытном экземпляре, массового применения у неё не случилось. Но она явно послужила прототипом для следующей разработки, УЛЗ64-2, в их конструкции много сходного.
(фото Вадима Неважно)
УЛЗ64-2
УЛЗ64-2 родом из ламповой эпохи, она применялась в телевизорах серий УЛПЦТ-61-II, УЛПЦТИ-61-II, ПИЦТ-32-IV.
В её конструкции уже прослеживается некоторый отход от военных стандартов (по сравнению с УЛЗ 63,8мкс). Так, разработчики ушли от цельноскрепленного исполнения, корпус сделан съёмным. Тем не менее, сохранилась сплошная заливка звукопровода, и, как следствие, большая масса изделия в целом, крепить которое с надежностью можно лишь винтовым соединением.
Эта УЛЗ — пока единственная, на которую сохранился заводской паспорт с подробными параметрами.
Амплитудно-частотная характеристика УЛЗ64-2
(сплошной линией показана характеристика без согласующих элементов, штриховой — с применением согласующих элементов)
УЛЗ64-4
УЛЗ64-4 ставилась в телевизоры серий УПИМЦТ-61-C-II, УПИЦТ-32-IV, 4УПИЦТ-51. Конструктивно это классическая ультразвуковая линия, сдвиг (т.е. задержка) сигнала происходит в стеклянном звукопроводе.
Звукопровод этот довольно массивен, по сравнению с более поздними УЛЗ64, и выполнен, на мой взгляд, довольно неряшливо, со следами ручной подгонки. Однако, эволюция в сторону массового гражданского продукта видна явно.
УЛЗ64-5
Самая массовая УЛЗ этой серии, для телевизоров 2УСЦТ, 3УСЦТ, 1УПЦТ-32-1. Конструкция её отличается от ранних типов. Значительно уменьшены размеры и вес, но главное, видно сильное стремление удешевить и автоматизировать производство.
Корпус сделан разъёмным, крепление звукопровода выполнено лишь пластмассовыми подпружиненными «усами», убраны все прокладки и демпферы. Плюсов не бывает без минусов, можно отметить общую хлипкость получившегося изделия; устойчивость к вибрации и ударам явно пострадала в угоду экономике.
УЛЗ64-6
Про эту УЛЗ у меня данных никаких нет. Чем она отличается от предыдущего и последующего типов, неясно.
УЛЗ64-8А
УЛЗ64-8А применялась в телевизорах 4УСЦТ; это самая современная из этой серии УЛЗ.
В целом она весьма похожа на УЛЗ64-5 и, видимо, представляет собой модернизацию последней.
1. И.Пименов, Ю.Пичугин. Ультразвуковые линии задержки цветных телевизоров. — «Радио» №2, 1974.
2. Волгов В.А. Детали и узлы радиоэлектронной аппаратуры. Изд. 2-е, перераб. и доп. М., «Энергия», 1977.
Источник: www.155la3.ru